UNIVERSITE PARIS-EST MARNE-LA-VALLEE MASTER 1 GENIE URBAIN

Année 2007-2008

Malo GOHIER

Module Initiation à la Recherche

MEMOIRE

Les raisons de la sous-utilisation de l’énergie éolienne en France et les

solutions apportées

Photo 1 champ d'éolienne (source: promeo-formation.fr)

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RESUME Ce mémoire propose d’étudier les raisons du faible développement de l’énergie éolienne en France et d’y apporter des solutions. Dans le monde c’est une énergie très peu utilisée alors que sa matière première est disponible de façon considérablement sur l’ensemble de la surface du globe. Elle permet de répondre aux enjeux économiques, stratégiques et écologiques actuellement mis en avant. Nous voyons que les raisons de la sous utilisation de l’éolien sont d’ordre environnemental, économique, juridique mais que des réponses peuvent y être apportées. Celles-ci existent parfois déjà dans d’autres pays européens et peuvent être facilement importées. Mots clés: énergie électrique, énergie éolienne, vent, éolienne, aérogénérateurs, pales, rotor, bruit, pollution visuelle, législation des éoliennes, impacts des éoliennes.

ABSTRACT

THE REASONS OF THE SOUS-UTLISATION OF THE WIND ENERGY IN FRANCE AND THE BROUGHT SOLUTIONS

This report proposes to study the weak development’ reasons to the French wind energy and bringing solutions. In the world this energy is so weak using while the raw material is very present all around the globe. It allows answering at the economic, strategic, ecological stakes at present advanced. We see that the reasons of it under use of the wind energy are of environmental, economic, legal order but that answers can be brought there. These exist sometimes already in the other European countries and can be easily imported. Keys words: electrical energy, wind energy, wind, wind turbine, wind generators, pales, rotor, noise, pollution person with a strong visual sense, legislation of wind turbines, impacts of wind turbines.

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SOMMAIRE I - CONTEXTE GENERAL DE L’ENERGIE ......................................................................................... 5

I - 1. Le paysage énergétique international .................................................................................... 5 a) Mondial ................................................................................................................................... 5 b) Européen ................................................................................................................................ 7

I - 2. L’énergie électrique en France .............................................................................................. 8 a) La production d’électricité ...................................................................................................... 8 b) Le chemin de l’électricité ........................................................................................................ 9

II - L’ENERGIE EOLIENNE EN FRANCE ..................................................................................... 10 II - 1. Généralités ........................................................................................................................... 10

a) Le vent .................................................................................................................................. 10 b) Histoire de l’utilisation de l’énergie éolienne ........................................................................ 10 c) L’utilisation française ............................................................................................................ 11

II - 2. L’éolienne ............................................................................................................................. 12 a) Structure ............................................................................................................................... 12 b) Production de l’électricité ..................................................................................................... 13

III - EXPLICATION DE LA FAIBLE UTILISATION DE L’EOLIEN .................................................. 15 III - 1. Ses impacts ..................................................................................................................... 15

a) Liés aux travaux ................................................................................................................... 15 b) Liés à la politique énergétique et l’économie ....................................................................... 15 c) Liés au développement durable ........................................................................................... 16 d) Liés à la pollution sonore ..................................................................................................... 16 e) Liés à la pollution visuelle .................................................................................................... 17 f) Liés à la faune et à la flore ................................................................................................... 17 g) Liés à la technique ............................................................................................................... 18

III - 2. La législation .................................................................................................................... 19 a) Les Règles de base ............................................................................................................. 19 b) Les Zones de Développement de l’Eolien ........................................................................... 20

IV - REPONSES PERSONNELLES POUR LE DEVELOPPEMENT EOLIEN ............................... 22 IV - 1. Vis-à-vis des nuisances environnementales ................................................................... 22 IV - 2. Vis-à-vis des contraintes techniques, économiques et juridiques ................................... 23

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INTRODUCTION Avec la révolution industrielle du 19ème siècle, nous avons assisté à l’utilisation massive de matières fossiles (charbon puis pétrole et gaz) afin de faire tourner nos usines, nos véhicules et produire de l’électricité. Cette combustion importante de matière première a libéré dans l’atmosphère une grande quantité de gaz carbonique et de gaz à effet de serre. Ceux-ci sont, selon la quasi-totalité des scientifiques responsables d’un réchauffement accéléré de notre atmosphère, le processus d’effet de serre naturel est accentué. Depuis la moitié du 20ème siècle, des cris d’alarme ont été lancés un peu partout sur la planète afin de diffuser des informations sur ce réchauffement et d’en trouver des solutions. Le protocole de Kyoto commence à faire bouger les choses en 1992 puis d’autres conférences des nations unis sur les changements climatiques ont eu lieu depuis tous les ans. La notion de développement durable rentre dans les mœurs avec la volonté de laisser aux générations futures une Terre saine et propre où le développement économique et social sera possible équitablement. Dans la recherche de nouvelles solutions technologiques pour réduire la pollution, certaines sont basées sur la production d’électricité. Des énergies vertes, c'est-à-dire qui ne crées pas de pollution ou peu sont développées. Parmi celles-ci, certaines sont dîtes renouvelables, c'est-à-dire que leur matière première est inépuisable à l’échelle d’une civilisation (soleil, chaleur interne, eau). Les infrastructures permettant de transformer ces énergies naturelles en énergies électriques sont les panneaux solaires et photovoltaïques, la cogénération des déchets, la géothermie, les centrales hydroélectriques et marémotrices, les éoliennes. C’est de cette dernière technique de production électrique dont nous allons parler dans ce mémoire. Les éoliennes utilisent l’énergie solaire (via le vent) pour produire une énergie mécanique puis électrique. C’est une ressource abondamment présente sur la surface de la Terre et inépuisable. En Europe, la France possède le deuxième potentiel éolien après la Grande Bretagne grâce notamment à ses nombreux littoraux et à sa grande surface maritime. Malgré cela, de nombreux pays comme l’Allemagne, l’Espagne ou le Danemark ont développés beaucoup plus que nous cette énergie. Ma volonté dans ce mémoire est de savoir pourquoi cette énergie si porteuse d’avenir est trop peu développée en France ? Afin de répondre à cette problématique, plusieurs points seront développés. D’abord nous verrons le contexte général de l’énergie, à l’échelle mondiale, régionale puis nationale. Nous y aborderons les différentes énergies utilisées pour produire de l’énergie électrique, la part des énergies renouvelables et plus particulièrement de l’éolien. Ensuite nous verrons comment s’est développée l’énergie éolienne en France avec une explication du principe de fonctionnement des aérogénérateurs. En troisième partie nous détaillerons les raisons du faible développement des éoliennes en France avec ses impacts négatifs et quelques notions juridiques. Enfin, en dernière partie je développerai personnellement des solutions personnelles ou utilisées par des pays européens où les éoliennes sont plus développées pour augmenter le développement de l’énergie éolienne en France.

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I - CONTEXTE GENERAL DE L’ENERGIE

I - 1. Le paysage énergétique international a) Mondial

Généralités

On remarque que dans le monde la consommation d’électricité est inégalement répartie. Selon le niveau de développement de chaque région la consommation va être plus ou moins importante. La croissance de la demande en électricité va aussi dépendre de la situation économique des différentes zones. Ainsi, l’Amérique du Nord est la région où la consommation électrique par habitant est la plus élevée (14723 kWh/hab.), suivi de l’Océanie (9257 kWh/hab.) et de l’Europe de l’Ouest (6872 kWh/hab.). Ce sont donc les régions les plus développées, c’est-à-dire les pays industrialisés qui consomment le plus par habitant.

L’augmentation de la consommation d’électricité par habitant est quand à elle inversement proportionnelle à la consommation par habitant. Elle est en effet beaucoup plus importante dans les pays en développement que dans les pays déjà industrialisés. L’Asie de l’Est et du Sud Est-est (+5,4% par an en moyenne entre 1996 et 2006) est la zone qui augmente le plus rapidement sa production d’électricité par habitant, suivie par l’Afrique du Nord (+4,9% en moyenne), le Moyen Orient (+4,5% en moyenne) et l’Asie du Sud (+3,7% en moyenne). La croissance de la production d’électricité par habitant est beaucoup plus faible dans les régions industrialisées comme l’Europe de l’ouest (+1,4% par an en moyenne), et l’Amérique du Nord (+0,4% en moyenne). Cette croissance plus faible dans les pays dernièrement cités est sans doute due aux efforts réalisés pour maîtriser la consommation d’énergie. La faible croissance de l’Amérique du Nord peut s’expliquer par le fait que la consommation est déjà très élevée (la courbe de croissance commence à ralentir) et que l’économie soit de plus en plus tournée vers les services qui demandent beaucoup moins d’énergie électrique que les autres secteurs d’activités (industrie, agriculture).

Au niveau mondial on note que pour produire autant qu’avant il faut moins d’électricité. Cela est dû aux rendements plus importants des machines de production. La production électrique par unité de PIB est un indice qui permet de savoir combien d’énergie électrique il faut dépenser pour augmenter d’un pourcent le Produit Intérieur Brut mondial, régional, national. Ce chiffre a baissé en moyenne dans le monde de -0,7% par an entre 1996 et 2006. Il masque cependant des écarts importants entre les régions "post-industrielles" dont l’activité économique tend à se tourner vers les services qui nécessitent moins d’électricité et les régions en phase d’industrialisation qui ont besoin de plus en plus d’électricité pour produire une unité de PIB supplémentaire.

En Amérique du Nord la production électrique par unité de PIB a diminuée de 1,9% en moyenne par an entre 1996 et 2006. Cela peut s’expliquer par le fait que cette région produit de plus en plus de services à forte valeur ajoutée qui nécessitent peu d’énergie. Cette baisse est un peu moins prononcée en Europe de l’Ouest (-0,4% en moyenne). La situation de l’Europe Centrale est particulière. Elle subit en effet une baisse de cet indice mais pas pour les mêmes raisons. Ce n’est en effet pas le développement des services mais plutôt la restructuration des secteurs industriels et électriques qui diminue les besoins en électricité pour produire une unité de PIB supplémentaire. Les secteurs industriel et de l’énergie sont en effet moins gourmands grâce à de meilleurs rendements. La région Asie de l’Est et du Sud-est est plus difficile à analyser. En effet, dans la même région géographique se côtoient un pays en phase d’industrialisation poussée (La Chine) et un pays qui développe de plus en plus une société et une économie tertiarisées (le Japon). Malgré ce type de développement du Japon, le poids de la Chine est si lourd que l’ensemble de la zone est comprise dans les régions qui ont besoin d’une quantité croissante d’électricité pour produire une unité de PIB supplémentaire.

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Hydraulique: 16,35%

Nucléaire: 16,90%

Fossile: 65,00%

Solaire: 0,01%Géothermie: 0,31%

Eolien: 0,33%Biomasse: 1,10%

Figure 1 Structure de la production d'électricité dans le monde en 2002 (source: réseau solidaire des énergies)

Le camembert précédent permet de constater que l’énergie électrique produite dans le monde l’est essentiellement avec les énergies fossiles. La part importante du nucléaire est due aux pays occidentaux, essentiellement l’Europe et le Japon. On remarque toutefois que les énergies renouvelables (éolien, géothermie, solaire) hors hydraulique ne sont pas significativement représentées dans ce paysage. Les énergies renouvelables : La production d’électricité renouvelable mondiale est de 3525,5 TWh en 2006 soit 18,6% de la production totale. Cette part à subit une baisse entre 1996 et 2006 (-1,4%) qui s’explique par une croissance annuelle moyenne (+2,5% par an) inférieure à l’augmentation de la production des énergies conventionnelles (+3,5% par an). Elle reste toutefois supérieure à la production d’électricité d’origine nucléaire (15% en 2006) mais largement inférieure à l’électricité produite à partir d’énergies fossiles (66,2%). Les 0,2% restant sont apportés par la combustion de déchets qualifiés de non renouvelables. On distingue plusieurs sources dans les énergies renouvelables. La première d’entre elle en production électrique est l’hydroélectricité avec 89% des énergies renouvelables totales. La biomasse qui rassemble la biomasse solide, la biomasse liquide, le biogaz et les déchets ménagers renouvelables est la seconde source avec 5,7%. Viennent ensuite l’éolien (3,5%), la géothermie (1,7%), le solaire qui rassemble les centrales thermiques et les centrales photovoltaïques (0,2%) et les énergies marines (0,02%). Les énergies renouvelables subissent une croissance importante. Elle n’est pas visible par les chiffres précédents car l’importante filière hydraulique croît peu sur l’ensemble de la période (+2% par an en moyenne). Si on enlève l’énergie hydraulique dans les statistiques, la croissance de l’électricité renouvelable est de 9,3% par an en moyenne depuis 1996. Par voie de conséquence la part des filières renouvelables sans hydraulique est en augmentation dans la production mondiale d’électricité, passant de 1,2% du total en 1996 à 2,1% du total en 2006. L’énergie qui a connue la plus forte hausse sur cette période est celle d’origine éolienne avec une progression de 28,7% par an en moyenne. Ces augmentations devraient se poursuivre car les volontés politiques vont dans ce sens.

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b) Européen

L’Europe de l’Ouest avec 3265,5 TWh produits en 2006 est la troisième plus grande région productrice d’électricité derrière l’Amérique du Nord et l’Océanie. Elle est la première région productrice d’énergie nucléaire (juste devant l’Amérique du Nord) mais également la première région productrice d’électricité éolienne. L’importance de la filière nucléaire (19,8%) et le maintient d’une part d’électricité d’origine renouvelable à 20,8% permettent à l’Europe de l’Ouest de limiter le recours aux énergies fossiles (48,9%). Les énergies renouvelables sont principalement représentées par l’hydroélectricité (74,3%), l’éolien (12,2%), la biomasse (11,8%), la géothermie (1,2%), le solaire (0,3%) et les énergies marines (0,08%). Il existe tout de même de grandes différences entre les pays. La Norvège et l’Islande par exemple produisent quasi-exclusivement leur électricité à partie d’énergies renouvelables tandis que l’Irlande utilise à 89,9% d’énergies fossiles et la France 78,3% de nucléaire. Parmi les filières renouvelables, la contribution de la filière éolienne a eu la croissance la plus importante entre 1996 et 2006 (+78TWh). Dans le tableau suivant sont répertoriés les différentes énergies et leur poids dans les productions nationales. Entre parenthèse sont indiqués les taux de croissance entre 2005 et 2006.

Electricité produite Eolien Biomasse Déchets non

renouvelables Solaire Hydraulique Energies marines Géothermie Nucléaire Fossile

Allemagne 633,2TWh 4,8% (+12,0%)

3,1% (+45,9%) 0,6% (+18,4%) 0,3%

(+56,0%) 4,4%

(+4,4%) 0,0% 0,0% (+100,0%)

26,4% (+2,6%)

60,4% (-0,8%)

Autriche 63,1TWh 2,7% (+30,9%)

4,3% (+28,6%) 0,7% (-3,1%) 0,01%

(-7,1%) 56,5% (-7,0%) 0,0% 0,0%

(+50,0%) 0,0% 35,7% (-1,7%)

Belgique 85,7TWh 0,4% (+49,7%)

1,8% (-0,1%) 0,8% (-0,2%) 0,0%

(+87,3%) 1,9%

(+1,3%) 0,0% 0,0% 54,2% (-2,3%)

41,0% (+0,0%)

Danemark 44,9TWh 13,4% (+17,5%)

8,0% (+13,9%) 0,9% (+5,9%) 0,0%

(+11,9%) 0,1%

(+0,0%) 0,0% 0,0% 0,0% 77,6% (+38,2%)

Espagne 300,1TWh 7,9% (+19,8%)

2,7% (+30,0%)

0,4% (+175,3%)

0,0% (+85,3%)

9,7% (+28,1%) 0,0% 0,0% 19,8%

(+4,5%) 59,5%

(+0,2%)

Finlande 82,2TWh 0,2% (+7,8%)

14,14% (+24,5%) 0,2% (+3,5%) 0,0%

(+4,7%) 14,0%

(-16,6%) 0,0% 0,0% 27,9% (-1,7%)

43,2% (+51,0%)

France 548,8TWh 0,4% (+128,5%)

0,7% (+15,0%) 0,3% (-0,7%) 0,0%

(+50%) 10,6%

(+8,3%) 0,1%

(-2,8%) 0,0%

(-17,9%) 78,3% (-0,3%)

9,6% (-9,7%)

Grèce 59,2TWh 2,6% (+23,9%)

0,2% (+97,7%) 0,2% (-4,0%) 0,0%

(+21,5%) 11,0%

(+16,6%) 0,0% 0,0% 0,0% 86,0% (-3,6%)

Islande 100,5TWh 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 73,4% (+3,8%) 0,0% 26,5%

(+58,7%) 0,0% 0,1% (+133,3%)

Italie 314,8TWh 1,2% (+32,0%)

1,0% (+9,2%) 0,5% (+9,4%) 0,0%

(+21,4%) 13,7%

(+0,2%) 0,0% 1,8% (+3,8%) 0,0% 81,9%

(+4,0%)

Norvège 120,2TWh 0,5% (+53,5%)

0,3% (+17,6%) 0,0% (+18,4%) 0,0%

(+5,3%) 98,7%

(-12,3%) 0,0% 0,0% 0,0% 0,5% (-0,4%)

Royaume-Uni 398,8TWh 1,1%

(+45,3%) 2,3%

(+2,9%) 1,0% (+0,0%) 0,0% (+28,7%)

2,1% (+6,4%) 0,0% 0,0% 18,9%

(-7,6%) 74,6%

(+0,9%) Tableau 1 La production européenne d'électricité (source : EDF)

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I - 2. L’énergie électrique en France a) La production d’électricité

En France, comme nous pouvons le lire dans le tableau précédent, notre production a été de 548,8 TWh en 2006, ce qui nous place en deuxième position des pays de l’Europe de l’Ouest. Cette production est en léger recul par rapport à l’année 2005 de 0,2%. La répartition de cette production se fait pour 78,3% d’énergie nucléaire, 10,6% d’énergie hydraulique, 9,6% d’énergie fossile et enfin de 0,4% pour la combinaison énergie éolienne et énergie solaire. Ces deux dernières énergies ont subit une forte progression en une année mais insuffisante pour les comparer aux autres. La part des différentes énergies a constamment changé depuis 1974, année de la mise en place du programme de production nucléaire de l’électricité. En 1973, la production à partir des énergies fossiles (charbon, fioul, gaz naturel principalement) était d’environ 110 TWh, soit le double d’aujourd’hui. L’énergie hydraulique représentait en 1973 26% de la production totale d’électricité et que 11% en 2006 car sa croissance a été relativement faible sur ces années. Depuis les années 70, la consommation d’électricité a été multipliée par trois. Alors que l’industrie était le plus gros consommateur, c’est aujourd’hui le résidentiel-tertiaire qui s’accapare presque les deux-tiers de l’énergie électrique consommée.

La consommation d’électricité a elle augmenté entre 2005 et 2006 de 1,5% pour s’établir à 430 TWh. Cela signifie que nous produisons plus que nous consommons et qu’ainsi une partie de notre production est exportée vers nos voisins européens. Cette augmentation de la consommation est différente entre les secteurs économiques. Le résidentiel tertiaire a augmenté de 2,8%, les transports ferroviaires et urbains de 1,3%, la sidérurgie de 1,2%, l’agriculture de 1,1% alors que l’industrie a subit quand à elle une baisse de 1,2% de sa consommation. L’augmentation du résidentiel et du tertiaire est due principalement a l’utilisation massive du chauffage électrique et de l’eau chaude sanitaire dans les ménages et les commerces-services.

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b) Le chemin de l’électricité

En France la distribution de l’électricité se fait par l’entreprise RTE qui est le gestionnaire du Réseau de Transport de l’Electricité. Celui-ci exploite, entretient et développe le réseau public français de transport de l’électricité, à savoir les lignes de hautes, très hautes tensions et de tensions plus basses. Le réseau est hiérarchisé comme suit. D’abord de grandes lignes (figure2), des sortes d’autoroutes de l’électricité acheminent celui-ci depuis les centres de production (centrales nucléaires, thermiques, éoliennes, …) jusqu’à de grandes régions de consommation (métropoles urbaines le plus souvent). C’est ce que l’on appelle le réseau de grand transport et d’interconnexion. Ensuite vient le réseau de répartition. A partir des grandes régions de consommation, le courant est acheminé soit vers de gros clients industriels, soit vers des centres de distribution. A ce niveau, le réseau de distribution répartie l’électricité vers le client final : les petites et moyennes entreprises, les particuliers, … .

Figure 2 Le réseau Très Haute Tension en France en 2005 (source: RTE)

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II - L’ENERGIE EOLIENNE EN FRANCE

II - 1. Généralités a) Le vent

L’énergie éolienne est l’énergie puisée dans les courants atmosphériques, c'est-à-dire le vent. Elle est considérée comme une énergie renouvelable. Elle est renouvelée naturellement, indéfiniment à l’échelle temporelle de notre civilisation. L’énergie éolienne est considérée comme une énergie issue du Soleil. Le phénomène du vent se crée en effet en partie par la rotation de la Terre, l’autre cause étant le réchauffement inégal de la surface de la planète qui engendre des différences de pressions atmosphériques et ainsi une force qui déplace l’air. Le vent est la résultante de plusieurs forces : la force de Coriolis due aux différences de pression, la friction et la force centrifuge. « Pour une altitude inférieure à 1000 mètres environ, les forces de frottement dues à la rugosité du sol et les phénomènes thermiques régissent pour une grande partie les écoulements d’air. Ces phénomènes engendrent des fluctuations de la vitesse du vent, dans le temps et dans l’espace, susceptibles d’exciter les structures les plus souples. Cette zone est appelée couche limite de turbulence atmosphérique » (wikipédia). De ce déplacement d’air est déduite une vitesse de vent réelle qui est uniquement due aux déplacements des masses d’air. Elle est différente de la vitesse relative qui prend aussi en compte le déplacement des objets ou personnes. La vitesse du vent est mesurée sur l’échelle fermée de beaufort qui comprend 12 niveaux. Au sol et en altitude le vent peut être soit mesuré en nœuds, en kilomètres par heure ou en mètres par seconde. C’est l’énergie cinétique due à cette vitesse qui peut être convertie en énergie mécanique.

b) Histoire de l’utilisation de l’énergie éolienne

Outre son utilisation pour faire avancer des bateaux à voiles il y a 7000 ans en Egypte, les plus anciennes traces de l’utilisation de l’énergie éolienne pour sa transformation en énergie mécanique remontent à l’an 940 de notre ère avec la construction de moulins dans la région du Seistan (Iran). Le moulin à axe vertical tourne grâce à la différence de poussée entre deux pales, il n’est pas orientable. Le moulin chinois du 10ème siècle (figure3), aussi à axe vertical comprend huit voiles verticales articulées. La pale montante peut ainsi se placer dans la direction du vent.

Figure 3 Moulin chinois (source : espace éolien développement)

Au 12ème siècle apparaît en Basse-Normandie le moulin à vent à trépied. Il comporte quatre ailes montées sur une charpente en équilibre sur un pivot central orienté manuellement au vent. Son rendement de seulement 40% est limité par des engrenages de bois.

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Le moulin à vent à tour date du 15ème siècle. La tête du moulin est montée sur des galets placés au sommet d’une tour maçonnée. La tête peut ainsi tourner seule sans manutention particulière. Il se répand dans toute l’Europe au 17ème siècle et sert principalement à pomper l’eau et à moudre le grain pour en faire de la farine. Les hollandais les ont utilisés pour assécher leurs polders (terres gagnées sur la mer). La puissance des grands moulins à vent pouvait atteindre 12KW. C’est le choc pétrolier de 1973 qui a donné l’idée d’utiliser cette énergie pour produire de l’électricité. Les moulins à vent, maintenant appelés éoliennes ou aérogénérateur utilisent plusieurs technologies : à axe vertical d’abord puis à axe horizontal (axe de rotation parallèle au sol). Elles possèdent un nombre indéterminé de pales mais un ensemble triple est généralement choisi. Ce n’est en effet pas le nombre de pales qui détermine la puissance d’une éolienne mais plutôt la surface balayée. Les éoliennes sont souvent installées sur la terre ferme on les appelle des éoliennes onshore. Elles atteignent aujourd’hui aisément la puissance de 2MW. Les éoliennes installée en milieu marin sont appelées éoliennes offshore et peuvent atteindre les 5MW. Ces dernières sont moins sujettes aux critiques. Leur puissance est donc limitée comparé aux énergies fossiles ou nucléaire pour une même surface de production mais relativement compétitive face aux autres énergies renouvelables (photovoltaïque, hydraulique).

c) L’utilisation française

En 2005 on comptait 269 sites éoliens sur le territoire français avec une puissance installée totale de 1508 MW. Selon l’Observatoire de l’énergie français, le potentiel éolien du territoire est d’environ 550 TWh par an (70 onshores et 480 offshores). C’est le deuxième potentiel européen après le Royaume-Unis. Cette énergie est donc sous-utilisée. Elle ne représente que 1% de la production d’électricité en France, loin derrière le nucléaire, le fossile et l’hydraulique (figures 4 et 5).

Figure 4 Origine de l'électricité en France Figure 5 La part des énergies renouvelables

Les deux régions françaises les plus productrices d’électricité d’origine éolienne sont le Languedoc-Roussillon et la Bretagne avec respectivement 162 et 125MW installés en 2006 (figure6). Les objectifs du gouvernement sont d’installer d’ici 2010 environ 10000MW de puissance (Ademe). Le développement de l’énergie éolienne s’inscrit dans le contexte de lutte contre le réchauffement climatique global (directive européenne du 27 septembre 2001).

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Figure 6 Puissance éolienne installée en France en 2006 par région (source : Ademe)

II - 2. L’éolienne a) Structure

La structure d’une éolienne est basée sur le principe du moulin à vent. Des pales sont entrainées par la force du vent. L’énergie alors acquise est transformée en force mécanique qui permet ensuite de faire de l’électricité. Nous allons voir par la suite les différents constituants d’un aérogénérateur (figure 7).

Figure 7 Schéma d'une éolienne (source: RFI internationale)

Les premiers éléments sont les pales. Généralement on les retrouve au nombre de trois mais comme nous l’avons déjà dit, ce n’est pas leur nombre qui fait la puissance de l’éolienne. Il existe ainsi des éoliennes qui n’en possèdent qu’une seule. Sous l’effet du vent, l’hélice se met en marche. Le rotor, comme peut aussi être appelé l’ensemble reçoit le vent et le transmet à l’arbre, le plus couramment sur un axe horizontal. Les pales sont conçues comme des ailes d’avion, c'est-à-dire qu’elles sont

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vrillées, surtout pour les éoliennes de grande puissance afin d’avoir un aérodynamisme plus important. Cette particularité géométrique du rotor permet de le mettre en décrochage lors de vents forts et ainsi d’arrêter le fonctionnement de l’ensemble. La nacelle est l’élément qui contient tous les organes de l’aérogénérateur. Le rotor y est accroché. La nacelle est accessible dans les éoliennes onshores par le mât. Dans le cas des éoliennes offshores, il est préférable d’avoir une nacelle équipée pour les solutions héliportées. Elle est aujourd’hui le plus souvent mobile, ce qui permet à la machine de se placer face au vent et ainsi optimiser sa durée d’utilisation et son rendement. La rotation se fait grâce à un moteur électrique guidé par un contrôleur électronique et une girouette. Le moyeu relie les pales à l’arbre de transmission. Il est situé au centre de l’hélice et souvent recouvert d’un nez conique qui permet d’éviter l’eau d’entrer en contact, et par déplacement de pénétrer la nacelle. L’arbre de transmission appelé aussi arbre lent relie le moyeu au multiplicateur. Il intègre une commande hydraulique qui permet de limiter la vitesse de rotation des rotors de 19 à 30 tours par minute via les freins aérodynamiques. Entre l’arbre de transmission et le moyeu peut parfois se trouver un boitier de réglage de l’incidence des pales. En effet, le vent n’ayant pas tout le temps une résultante de force horizontale, cette incidence artificielle permet encore d’augmenter le rendement éolien. Le multiplicateur ou arbre rapide relie l’arbre de transmission au générateur. Il permet d’augmenter la vitesse de rotation initiale de l’arbre lent à 1500 tours minutes. Le générateur ou alternateur produit l’électricité à partir de l’énergie mécanique de l’arbre rapide. Il est équipé d’un frein de secours à disque qui se déclenche lorsque le frein aérodynamique des pales tombe en panne. Le système peut être soit synchrone, soit à induction. L’unité de refroidissement est composée de deux parties. La première est un ventilateur électrique qui refroidit le générateur. La deuxième est un refroidissement par huile pour le multiplicateur. Le mât porte la nacelle et le rotor. Plus il est haut, plus le rendement de l’éolienne est meilleure car la vitesse du vent s’élève avec l’altitude. Il peut être soit tubulaire (plus sécuritaire pour la maintenance) soit en treillis (moins cher mais accès à la nacelle par l’extérieur).

b) Production de l’électricité

Nous allons voir ici comment se fait la production d’électricité à partir d’une source d’énergie naturelle. Comme nous l’avons précédemment dit le vent est composé de courants atmosphériques qui possèdent une énergie cinétique. C’est cette énergie cinétique qui devra être transformée en énergie mécanique puis électrique. Les flux d’air sur la structure en aile d’avion des pales impliquent un déplacement de celle-ci. L’énergie cinétique est transformée en énergie mécanique. Le plus souvent les éoliennes sont composées de trois pâles sur un axe horizontal. En conséquence, cette rotation s’applique sur l’arbre lent puis au multiplicateur. La rotation alors montée à 1500 tours par minutes est appliquée au générateur. C’est celui-ci qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique. Il fonctionne comme une dynamo ou un alternateur de voiture. Le courant ainsi créé a une tension d’environ 690 volts en sortie de générateur. Pour aller sur le réseau électrique national, un transformateur placé en pied de mat de l’éolienne augmente la tension à 20000 volts. C’est la puissance électrique créée qui caractérise une éolienne. Cette puissance est théorique car c’est celle que l’éolienne est normalement capable de produire si elle fonctionne en continue toute l’année et avec un vent optimal. Or comme nous le verrons par la suite ce n’est pas souvent le cas.

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Par conséquent, la puissance réelle d’une éolienne est souvent bien inférieure. En théorie lorsque l’on double le diamètre d’une éolienne, sa puissance est multipliée par quatre.

Figure 8 Puissance des éoliennes en fonction de leur diamètre (source: WINDPOWER)

Aujourd’hui les éoliennes peuvent atteindre les 5MWh et atteindre plus de 100 mètres de diamètre, ce qui a beaucoup augmenté en 15 ans.

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III - EXPLICATION DE LA FAIBLE UTILISATION DE L’EOLIEN

III - 1. Ses impacts La sous utilisation du potentiel éolien français peut s’expliquer par des impacts négatifs sur son environnement. Il faut quand même noter que des impacts positifs existent et que même s’ils sont peut nombreux, ont une importance majeure. C’est pourquoi dans la partie suivante nous verrons aussi bien les atouts que les inconvénients de cette énergie. Les impacts peuvent être de différentes natures : environnementale, économique, stratégique. Certains sont très subjectifs (pollution visuelle et auditive) et ainsi sources de nombreuses polémiques. La production d’électricité à partir des aérogénérateurs est sujette à controverse. Beaucoup de collectifs et d’associations se sont mis à lancer des opérations pour faire abandonner des projets.

a) Liés aux travaux

La pollution visuelle peut aussi être liée aux travaux de construction. C’est un impact temporaire mais qui engendre de nombreuses nuisances. Pendant les travaux de fondation et de réalisation de la voirie d’accès des poussières peuvent envahir le voisinage immédiat du site. Des hydrocarbures provenant des engins de chantier peuvent aussi polluer le sol. Le trafic des camions et engins de chantier engendre une pollution visuelle et surtout sonore. Les grues mobiles quand à elles sont visibles de loin. Enfin des déchets liés aux matériaux et aux emballages de sous-produits peuvent subsister si aucune sensibilisation aux problèmes environnementaux n’est effectuée.

b) Liés à la politique énergétique et l’économie

Les éoliennes sont idéales pour participer à l’indépendance énergétique d’un pays. En effet le vent est disponible presque partout. Il permet ainsi à tous les pays et plus particulièrement à la France de ne plus dépendre ou le moins possible de l’importation des matières premières (pétrole, gaz, uranium) nécessaires à la production d’électricité. L’énergie éolienne est très bien intégrée dans le processus de consommation électrique français. En effet lorsque la demande en électricité augmente pendant la saison hivernale, les éoliennes sont en capacité d’augmenter leur production avec l’augmentation de la vitesse des vents. Les éoliennes peuvent aussi être installées en milieu urbain. Cette insertion peut rentrer dans une stratégie de décentralisation en permettant de rapprocher la production de l’utilisateur. Ceci apporte plusieurs avantages notamment liés au raccourcissement du chemin de l’électricité. Les infrastructures de transport sont en effet plus légères, il y a moins de pertes dues à l’effet de joule dans les câbles et le risque de coupure du réseau en est d’autant diminué. C’est aussi une énergie économique. Sa matière première, le vent, est totalement gratuite. Les seuls coûts sont ceux de la production de l’aérogénérateur lui-même, son montage et sa maintenance. L’énergie n’est donc pas assujettie aux cours du marché des matières premières. Ainsi, le faible coût de production permet à cette forme d’énergie d’être la plus promettante pour parvenir à la réalisation de l’objectif des 20% de part d’énergie renouvelable dans la production d’électricité fixés par l’Union Européenne en 2020. La très faible emprise au sol des éoliennes, environ 30 mètres carrés permet aux autres activités comme l’agriculture et l’industrie de continuer à fonctionner. Tout le réseau électrique est enterré, aucun risque d’électrisation n’est ainsi possible. Les parcs éoliens peuvent aussi devenir des lieux touristiques, même mineurs. La maintenance des aérogénérateurs demande une main d’œuvre disponible rapidement et donc l’implantation de parcs crée de nouveaux emplois sur le territoire associé.

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c) Liés au développement durable

Le plus répandu et connu des impacts environnementaux est son intégration dans les problématiques de développement durable. C’est aujourd’hui un des principaux sujets de préoccupation de l’humanité. L’environnement se dégrade, les vies végétales et animales sont menacées. Pour faire face aux problèmes engendrés par une utilisation trop intensive de notre planète (réchauffement climatique, famine, approvisionnement en eau) des réponses doivent être apportées. Celles-ci passent par un changement radical de notre façon de vivre afin de léguer aux générations future une planète vivable ainsi qu’une société équitable et égale pour tous les hommes. Un exemple de réponse concerne la production d’électricité. Les éoliennes font partie de ces énergies renouvelables à développer. Leur matière première est en effet une source d’énergie inépuisable, du moins à l’échelle de notre civilisation. Elle est disponible partout sur la planète. Certains lieux sont plus venteux que d’autres, ce qui limite parfois son utilisation, mais des éoliennes de petite capacité pour alimenter quelques foyers peuvent être installées là où le vent manque. Son impact sur l’environnement est très limité. La production d’électricité ne dégage ni pollution atmosphérique, ni gaz à effet de serre, ni particule fines. Aucune énergie fossile n’est utilisée en appoint car l’éolienne contribue elle-même à la production d’électricité dont elle a besoin pour son fonctionnement. Peu de déchets sont générés pendant l’utilisation. Les seuls déchets que l’on peut relever sont ceux issus du démantèlement. En effet les aérogénérateurs se démantèlent très facilement lorsque leur durée de vie est écoulée. Cela permet de garder le site dans son état original, il peut ainsi reprendre l’activité à laquelle il était destinée auparavant (agriculture par exemple). Ce démantèlement est obligatoirement compris dans les garanties financières du projet. Les seuls déchets qui résultent du démantèlement possèdent une durée de vie courte et peuvent être recyclés en fin de vie. On peut quand même noter que le milieu physique peut être dégradé par l’implantation d’une éolienne. En effet l’emprise au sol existe, même si comme nous l’avons vu elle n’a qu’un effet négligeable sur l’activité économique. Cette emprise est surtout occupée par le chemin d’accès au site. Celui-ci réduit les écoulements des eaux en augmentant l’imperméabilisation des surfaces.

d) Liés à la pollution sonore

Un des inconvénients mis en avant le plus souvent est la nuisance sonore que peuvent produire les éoliennes. Celles-ci, par rotation, brassent en effet d’importants flux d’air. Par conséquent des frottements entre la structure et ces flux se produisent et émettent des bruits qui ressemblent à un souffle aigu, régulier en fonction de la vitesse de rotation des pales : c’est le bruit aérodynamique. Il est certain qu’avec les premières éoliennes, surtout quand la réglementation ne prenait pas en compte les nuisances sonores, le bruit provenant de la rotation était perceptible et considéré comme gênant. Aujourd’hui les industriels se sont fortement penchés sur ce problème qui était une des principales menaces pour le développement de cette énergie. Un premier moyen de diminuer le bruit d’un aérogénérateur a été d’adapter sa géométrie. Comme nous l’avons vu dans la partie décrivant les différents composants d’une éolienne, les pales sont profilées de manières à avoir une pénétration plus aisée dans l’air. Ceci a un effet sur l’aérodynamisme mais aussi sur le bruit émis. Les flux d’air s’écoulent alors bien mieux sur le rotor d’où des bruits de frottement diminués d’autant. Des modifications ont aussi été faites sur les autres éléments pour les rendre plus silencieux et réduire le bruit mécanique, notamment par l’utilisation de matériaux absorbants ou d’amortisseurs. Aujourd’hui les éoliennes sont presque inaudibles à quelques centaines de mètres. Le bruit le plus important est celui perçu au pied du mât. Le rotor étant situé de plus en plus haut, en général le bruit entendu n’est pas plus élevé que celui entendu à l’intérieur d’une voiture correctement insonorisée sur autoroute. De plus l’éolienne est elle-même entourée d’obstacles naturels qui génèrent eux aussi un bruit qui surpasse la plupart du temps celui de l’aérogénérateur, c’est le bruit de fond ou l’effet de masque. Les feuilles des arbres, les sifflements des lignes électriques et téléphoniques aériennes couvrent le bruit des éoliennes. De plus, il est logique que plus on s’éloigne de la source de bruit plus celui-ci diminue. Ainsi les parcs éoliens ne sont jamais placés à côté des habitations mais plus souvent éloignés de quelques

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centaines de mètres. A 400 mètres, le niveau acoustique est d’environ 45 dB(A) soit le bruit ambiant dans une bibliothèque. Sur ce point la réglementation est plutôt contraignante en donnant des seuils de tolérance de la nuisance sonore de trois décibels la nuit et de cinq décibels le jour (figure 9). Cette nuisance sonore est calculée par des mesures avant et après la mise en place de l’éolienne, elle est appelée émergence maximale. Enfin, lorsque les vents sont forts, l’éolienne est mise en panne pour éviter de s’abimer.

Figure 9 Emergence maximale autorisée (source : guide de l’énergie éolienne)

e) Liés à la pollution visuelle

Un autre impact polémique est la pollution visuelle. En effet les éoliennes sont de plus en plus hautes et par voie de conséquence se voient de plus en plus loin. De plus, elles sont souvent placer en hauteur ou dans des lieux sans obstacle visuel, ce qui augmente encore la distance à laquelle elles sont visibles. Cette pollution est donc esthétique. Par définition l’esthétisme est ce qui rapporte au sentiment du beau et a donc un caractère subjectif. Ce sentiment peut varier totalement d’un individu à l’autre. Certains vont dire que les éoliennes sont disgracieuses, qu’elles font une rupture trop importante avec le paysage qui les entoure, bref qu’elles ne s’intègrent pas visuellement dans leur milieu. Des obstacles visuels peuvent considérablement diminuer la perception des éoliennes dans l’espace. Il est vrai que çà peut aussi être une gêne vis-à-vis de l’ombre que peut projeter l’ensemble de la structure mais la finesse des mats et des pales limite tout de même cet impact. Le moyen idéal pour limiter la pollution visuelle est d’éloigner le plus possible les éoliennes des points de vue. Le plus simple est de les implanter en mer mais c’est une méthode qui engendre d’autres inconvénients comme la limitation de la pêche dans la zone du parc éolien.

f) Liés à la faune et à la flore

Ces impacts sont nombreux. Comme nous l’avons dit, l’emprise des aérogénérateurs est faible mais elle peut tout de même perturber l’habitat de la faune, lié à la coupe des végétaux ou à l’imperméabilisation des sols. Des études sont donc menées afin de réduire ce risque au maximum. Les éoliennes peuvent aussi poser des problèmes pour les oiseaux migrateurs. En effet, si elles sont placées sur les trajectoires de migration, du jour au lendemain les oiseaux peuvent se retrouver avec un obstacle mobile devant eux. On estime aujourd’hui une mortalité inférieure à 5 oiseaux par an et par éolienne. Ce peut donc être un dérangement pour ses espèces qui peuvent être menacées mais ce chiffre est relativement faible comparé aux mortalités liées à la circulation routière, aux baies vitrées, aux lignes électriques, à la chasse, aux marées noires. Il faut savoir que les sites sensibles et protégés sont évités et que les ornithologues observent un changement de trajectoire des migrateurs à l’approche des éoliennes.

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Les éoliennes offshores peuvent quand à elles avoir un impact positif sur le développement de la réserve en poissons. Elles sont construites sur des récifs artificiels qui peuvent devenir des lieux de rassemblement de la vie aquatique. De plus la pêche est interdite dans les environs immédiats des aérogénérateurs.

g) Liés à la technique

L’un des critères des éoliennes est la disponibilité. Elle est fonction de la capacité d’une éolienne à fonctionner sur une période donnée. Le vent est une source d’énergie aléatoire non prévisible longtemps à l’avance. Les éoliennes sont faites pour fonctionner sur une plage de vitesse de vent. La vitesse de vent nominale pour une éolienne varie selon la classe de puissance de celle-ci entre 10 et 60 kilomètres par heure. Cette vitesse de vent nominale n’est pas atteinte en permanence mais plutôt dans 60 à 70% des cas. Dans les autres cas l’éolienne peut fonctionner mais ne donne pas le rendement souhaitée lors des études préalables. Parfois le vent est trop fort ou trop faible pour permettre un fonctionnement correct et rentable de l’installation, celle-ci est alors mise en panne. Il peut aussi arriver que le vent atteigne la vitesse de survie de l’éolienne. C’est la vitesse de vent maximale que peut supporter l’éolienne sans dommage quand l’aérogénérateur est arrêté. Pour d’autres raisons que la vitesse du vent, une éolienne peut avoir besoin de s’arrêter, c’est ce que l’on appelle l’indisponibilité. Celle-ci peut-être due à des problèmes techniques survenant sur des composants, à de la maintenance prévue ou imprévue ou encore à une indisponibilité du réseau. Une éolienne n’est en effet pas fiable à 100%. Une étude réalisée à partir d’un retour d’expérience sur des fermes allemandes et danoises a permis de déterminer les causes des pannes les plus fréquentes ainsi que leurs conséquences sur le fonctionnement des éoliennes. L’organe le plus sensible, c'est-à-dire le plus souvent défaillant est le contrôle électrique, ce qui explique que 58% des incidents qui surviennent sur les éoliennes causes un arrêt complet de la machine. Le site d’emplacement joue beaucoup sur la capacité de l’installation à récupérer de l’énergie du vent. Cela dépend de l’altitude, des obstacles présents à proximité et de la rugosité du sol. Pour cela les éoliennes doivent être placées dans une région accessible mais où il n’y a pas trop de vent. La rugosité est mesurée sur une échelle de 0 (région maritime très plate) à 5 (profils très perturbés avec beaucoup d’obstacles). L’effet de colline, c'est-à-dire la capacité et la manière du vent à passer les obstacles proches de l’éolienne doit aussi être mesuré pour une utilisation optimale.

Figure 10 Les différentes rugosités du sol (sources: guide de l'énergie éolienne)

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Figure 11 L'effet de colline (source : guide de l'énergie éolienne)

Il faut considérer que plus le site est situé en altitude plus la puissance de l’éolienne peut être augmentée. En effet les vents y sont plus puissants. La force du vent dépend de sa vitesse mais aussi de la température et de la pression qui modifie la densité de l’air et donc les forces qu’il imprime sur les pales. Plus il fait chaud ou plus l’altitude est élevée, moins l’air est dense et moins il transporte d’énergie. La densité de puissance éolienne prend en compte la densité de l’air, et donc les trois facteurs déterminants : pression atmosphérique, humidité et température. Elle est ramenée en unité de surface et s’exprime en Watt par mètre carré. Un autre problème technique est la capacité du réseau électrique à supporter les aléas de puissance survenant sur les éoliennes. La puissance fournit dans le temps n’est en effet pas constante. L’éolien n’est donc pas toujours utilisé directement sur un réseau national. Il peut servir à alimenter des utilisateurs ou des réseaux isolés comme sur une île par exemple. Dans un grand réseau elle ne peut être un complément de la source principale d’alimentation. L’imprévisibilité de l’énergie fournit par les éoliennes pose un problème dans un réseau complexe. En effet l’électricité fournit au réseau à chaque instant doit être égale à l’énergie consommée par les utilisateurs. Cette demande est prévisible mais pas ce que fournit l’éolienne, c’est donc une source d’énergie dite intermittente. Pour réduire cette intermittence il faut disperser les éoliennes dans différents gisements de vents pour que lorsque dans une zone le vent est faible et empêche le bon fonctionnement d’une machine, dans une autre zone celle-ci pourra fonctionner correctement.

III - 2. La législation Avec le récent engouement national pour les énergies renouvelables, la réglementation en matière d’énergie d’origine éolienne s’est considérablement étoffer. Différentes règles, lois et autorisations liées à l’environnement et à la localisation ont été diffusées.

a) Les Règles de base

Les différentes lois définissant et encadrant l’implantation des éoliennes sont répertoriées dans le code de l’environnement (articles : L. 553-1, L. 553-2, L. 553-3, L. 553-4)1 et le code de l’urbanisme (article L. 421-1-1). Des jurisprudences ont aussi été prononcées dans ce sens. Ces lois s’expriment sur les différents principes cités par le code de l’environnement. Ceux-ci parlent des demandes d’autorisation de permis de construire, obligatoire pour les éoliennes de plus de 12 mètres de hauteur pour le principe de prévention. Une enquête préalable pour les éoliennes de plus 1 Voir annexes

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de 50 mètres est obligatoire pour le principe d’information et de participation. Le site doit être remis en état après la cessation d’exploitation pour le principe du pollueur payeur. Il y a deux types de règles à respecter : les règles de localisation et les règles d’autorisation. Les règles de localisation consistent à vérifier les possibilités techniques (potentiel éolien, existence de voies d’accès) et juridiques. Selon la "loi littoral" il est interdit d’implanter une éolienne à une distance inférieure à 100 mètres du front de mer. Enfin des règles de protection de l’environnement doivent être respectées (espaces protégés : parcs nationaux, réserves naturels, arrêtés biotopes, Zones Naturelle d’Intérêt Ecologique et Floristique). Les règles d’autorisation sont le permis de construire, les autorisations administratives (autorisation de raccordement électrique au réseau), la réalisation d’une notice d’impact si la puissance de l’éolienne ne dépasse pas 2,5 mégawatts et la réalisation d’une étude d’impact au-delà de cette puissance. La procédure d’installation se déroule comme suit. D’abord on réalise une étude de pré faisabilité. Le vent est analysé pendant une période donnée (souvent une année) à l’aide d’un anémomètre fixé sur un mat de 50 mètre de hauteur. Ensuite des études environnementales sont effectuées. Une étude d’impact doit déterminer les effets sur la faune et la flore, les habitations, les activités voisines. L’éolienne ne doit en effet pas perturber les couloirs de migrations des oiseaux ainsi que leurs lieux d’habitat. Des contacts doivent se faire avec les autorités locales pour indiquer les intentions d’installation et avec EDF et RTE pour avoir l’autorisation de raccordement au réseau. Lorsque toutes ces autorisations sont obtenues une étude complète et l’obtention du permis de construire doivent être réalisées. Le site peut alors être construit puis l’exploitation et la maintenance réalisées en permanence. Une analyse économique doit au préalable être faite. L’objectif de celle-ci est d’analyser les coûts du projet éolien. Sont compris l’installation, l’exploitation, l’entretien et la maintenance, le calcul et l’analyse du coût de revient du kilowatt heure. La rentabilité des projets est aussi analysée. Celle-ci consiste à savoir comment passer du prix de revient au prix de vente du kilowatt heure. Toutes ces règles diminuent fortement les chances d’un projet éolien d’aboutir. Le retour d’expérience montre les très grandes difficultés à faire aboutir les projets : aujourd’hui sur 18 à 60 sites éoliens possibles et analysés, seulement un parc éolien sera autorisé :

- les études préalables (ressource, accessibilité, réseaux) vont éliminer un site sur deux, - les expertises de faisabilité (faune, flore, acoustique, aéronautique) vont éliminer un site

éolien restant sur 3 - en phase de conception un sur deux sera encore éliminé pour des raisons urbanistiques,

technique, foncière, - aujourd’hui pour 3 à 10 parcs éoliens projetés, un seul bénéficie des quatre autorisations

administratives nécessaires.

b) Les Zones de Développement de l’Eolien2

Le but des ZDE est de regrouper sur un même territoire des éoliennes pour éviter leur dispersion tout en facilitant règlementairement leur implantation. Les ZDE ont pour vocation d’être mises en place par les Etablissements Publics de Coopération Intercommunale (EPCI) à fiscalité propre ou les communes. Plusieurs EPCI peuvent s’associer pour créer une ZDE. La ZDE est définie en prenant en compte le potentiel éolien de la zone, les possibilités de raccordement aux réseaux électriques, la protection des paysages, des monuments historiques et des sites remarquables et protégés. Lorsque le site a été choisi un périmètre géographique est définit et doit veiller à ne pas créer de mitage (prolifération non maîtrisée de construction en milieu rural ou périurbain). La puissance minimale installée de l’ensemble des installations implantées dans la ZDE doit être calculée. Les éoliennes situées dans le périmètre d’une ZDE sous soumise au régime d’obligation d’achat depuis le 14 juillet 2007. Deux contrats sont passés : un avec EDF Réseau Distribution pour le

2 Circulaire du 19 juin 2006 sur les ZDE

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raccordement au réseau et un avec EDF obligation d’achat pour le rachat de l’énergie produite. En dehors des ZDE l’énergie produite se vend comme l’on veut. Les tarifs de rachat en ZDE sont fixés par l’arrêté du 10 juillet 2006.

Figure 12 tarifs appliqués dans l'obligation de rachat d'électricité (source : arrêté du 10 juillet

2006) Les ZDE présentent de nombreux avantages. Elles permettent de planifier et hiérarchiser le développement du réseau électrique et assurent une meilleure cohérence dans le développement de l’éolien. Les ZDE étant le plus souvent mises en œuvre dans le cadre d’une compétence spécifique d’EPCI, la concertation des habitants des territoires concernés est souvent mise à contribution. Les ZDE ne peuvent se faire qu’après la réalisation d’un dossier complet et complexe3. Tout d’abord la proposition de création doit comme on l’a dit venir d’un EPCI ou d’une commune. Cette proposition doit définir les périmètres d’action et enfin les puissances minimales et maximales installées. Le dossier doit ensuite comprendre la motivation de la proposition. Il s’agit de savoir les capacités de développement éolien sur le territoire et de la protection des enjeux patrimoniaux et paysagers. Les propositions doivent être délibérées et votées lors des conseils municipaux et communautaires pour favoriser la concertation. Des démarches peuvent éventuellement être mise en œuvre pour informer les habitants concernés. La ZDE doit faire l’objet d’une présentation générale. On doit y trouver une description géographique de la zone envisagée, des plans indiquant le périmètre de la ZDE, les communes concernées, les communes limitrophes. Elle doit prendre en compte les parcs éoliens actuels ou en projet des communes concernées et des communes limitrophes. On doit ensuite réaliser la caractérisation du potentiel éolien. L’objectif est de justifier d’un potentiel supérieur à quatre mètres par seconde à 40 mètres du sol. Y sont annexées des cartes de potentiel éolien (atlas régional éolien, échelle de la ZDE), des données de stations météo et des campagnes de mesure in situ. La possibilité de raccordement au réseau arrive ensuite. Pour cela une évaluation des capacités d’accueil est calculée. Les capacités des postes électriques les plus proches de la ZDE doivent être relevées et enfin un état des démarches entreprises avec les gestionnaires de réseau est intégré dans le dossier. Le dernier point, avant la synthèse est la présentation des sensibilités paysagères. Les sensibilités paysagères identifiées mais jugées non contraires à l’établissement de la ZDE doivent être mises en avant. La sensibilité patrimoniale doit être appréciée.

3 « Ce qu’il faut savoir sur les ZDE », Juwi énergie éolienne SARL, novembre 2007

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IV - REPONSES PERSONNELLES POUR LE DEVELOPPEMENT EOLIEN Dans cette partie je vais essayer de trouver des solutions pour permettre un développement favorisé de l’éolien et ainsi favoriser son essor. Ces recherches sont à la fois personnelles, c'est-à-dire issues de ma culture générale et scientifique, et à la fois faites par des recherches en identifiant des solutions mises en œuvre dans des pays où le développement éolien est fort (Allemagne, Danemark, Espagne). Ses solutions doivent répondre aux différents impacts négatifs cités dans la partie précédente, c'est-à-dire aux nuisances sonores, visuelles, aux problèmes économiques et techniques.

IV - 1. Vis-à-vis des nuisances environnementales Commençons par les nuisances sonores. Je suis conscient de leur subjectivité mais personnellement je ne pense pas que ce soit un réel problème avec les éoliennes actuelles. Un niveau sonore de 45 décibels est, je pense, complètement tolérable. Cependant des progrès peuvent être fait pour réduire le bruit des anciennes éoliennes et des éoliennes situées en milieu urbain qui ne possèdent qu’un faible voir aucun éloignement par rapport aux habitations. En pleine campagne une solution reviendrait à éloigner les aérogénérateurs encore un peu plus des habitations. Actuellement les bâtiments sont éloignés en moyenne de 300 mètres, il suffirait de relever cette distance à 500 mètres pour réduire nettement le bruit perçu. Le problème est qu’aujourd’hui les campagnes sont loin d’être vides et donc que ces lieux déserts sont rares et difficiles à trouver. La solution radicale reviendrait à les placer en pleine mer comme cela se fait de plus en plus souvent, notamment dans les pays du nord comme au Danemark. Une deuxième solution revient à améliorer les performances acoustiques des éoliennes. Cela peut se faire par une augmentation de l’aérodynamisme des pales du rotor afin de supprimer le sifflement dû à la rotation dans l’air. On peut aussi diminuer les bruits provoqués par les éléments internes de la machine notamment du générateur avec des matériaux qui ne vibrent pas, mais comme je l’ai dit auparavant ce ne sont pas eux qui génèrent le plus de nuisances. Troisièmement on peut essayer non pas de réduire les problèmes à la source comme précédemment mais plutôt là où le problème est perçu, c'est-à-dire principalement dans les habitations. Dans tous les projets éoliens, l’augmentation des performances sonores des habitations voisines dans le budget devrait être obligatoire. Cela passe évidemment par la mise en place de vitrage plus isolant et de voiles de façade aménagés en conséquence. Enfin des obstacles naturels peuvent aussi diminuer de façon conséquente le bruit perçu. Cela peut passer par la plantation d’arbres. Même s’ils ne peuvent pas diminuer sensiblement tous les bruit de par leur hauteur, ils sont adaptés aux éoliennes de faible hauteurs et contribuent à faire baisser le niveau sonore au pied et à proximité immédiate du mât. Pour les éoliennes situées à une faible distance d’un village ou d’une petite entité urbaine il est préférable d’installer entre les habitations et les machines des activités qui ne sont pas sujettes aux problèmes du bruit (industries). Deuxième nuisances liée à l’environnement : la pollution visuelle des aérogénérateurs. Comme pour le bruit, c’est une notion très subjective. Pour donner mon avis je trouve que les éoliennes sont très belles, qu’elles montrent notre savoir faire technologique et que ces grands moulins du vent sont très majestueux. Une première réponse passe par l’esthétisme de l’aérogénérateur lui-même. La forme de la machine peut diminuer fortement cette pollution. Le nombre de pâle peut être réduit. Le problème de cette réduction c’est que çà diminue les surfaces visibles mais aussi l’harmonie d’ensemble. Une éolienne à deux, voir une pale est nettement moins agréable à regarder qu’une éolienne tripale, c’est en tout cas mon avis personnel. Il existe aussi des éoliennes à axe vertical et horizontal qui s’intègrent bien en milieu urbain. Elles sont installées sur les toits et ainsi rendues invisibles depuis le sol (voir photo 2). Les matériaux peuvent aussi aider à cette intégration : une éolienne en bois sur un bâtiment en bois s’intègre mieux qu’une éolienne en aluminium. Deuxièmement, toujours en jouant sur l’esthétisme de la machine mais sans toucher à sa forme, on peut la peindre. Une éolienne peinte de la même couleur que son environnement ou du ciel sera bien moins visible de loin. Cela pose toutefois un problème vis-à-vis des oiseaux. Si les éoliennes sont plus difficiles à distinguer, elles le sont aussi pour les volatils et les risques de collisions sont alors augmentés.

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Photos 2 Eoliennes urbaines à axes horizontaux et verticaux (source: Eolienne en milieu

urbain, ARENE IdF)

Une dernière façon de réduire la visibilité des éoliennes est comme pour le bruit de les placer en mer. Si elles sont situées à une distance suffisante elles peuvent être rendus quasiment invisibles du littoral.

IV - 2. Vis-à-vis des contraintes techniques, économiques et juridiques Aujourd’hui il est difficile pour une collectivité et encore plus pour un particulier d’implanter une éolienne ou un champ et éolien sur son territoire. La paperasse administrative, les diverses autorisations sont difficiles à avoir. Pour un particulier, les prix des éoliennes sont dissuasifs. Economiquement on voit bien qu’il faut inciter les citoyens eux-mêmes à acheter des éoliennes. Au Danemark, 85% des éoliennes appartiennent à des particuliers ou à des coopératives. Pour cela il faut augmenter le nombre et l’importance des subventions aux différentes échelles de compétences (état, régions, départements, communes). Ces subventions peuvent prendre la forme d’avantages fiscaux. Une législation favorable et simplifiée comme « la loi d’intégration » allemande de 1991 peut rendre des petites installations rentables (énergie achetée à des prix garantis). Pour diminuer le coût des grands projets éoliens, une solution est de réduire les distances de trajets des différents composants. Leur transport sur de grandes distances (souvent d’Allemagne) coûte cher et est accessoirement peu écologique. Pour faire baisser les coûts il faut développer une filière complète des éoliennes, à savoir la fabrication, le montage et la maintenance de celles-ci et de leurs composants. Si ces chaines de productions sont placées stratégiquement sur le territoire français les choses peuvent se simplifier. Parallèlement au développement de cette filière il faut lancer un programme public et privé de recherche au niveau national. On doit avoir une véritable politique de développement de l’énergie éolienne. Des facilités de financement doivent être accordées aux laboratoires de recherche par l’état pour accélérer le développement. Un des objectifs à atteindre est aussi l’augmentation du rendement des aérogénérateurs. « En Allemagne, les anciennes éoliennes sont maintenant remplacées par les nouvelles installations de dernière génération, à la fois plus performantes et plus silencieuses. Ce «repowering» est soumis à un régime spécial prévu par la Loi sur les énergies renouvelables (EEG). Les éoliennes remplaçant les anciennes installations doivent fournir un rendement au moins trois fois supérieur afin de donner droit à un tarif d’achat4».

4 DENA, German Energy Agency, "le secteur allemand de l’énergie éolienne".

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CONCLUSION Le but de ce mémoire était de savoir pourquoi l’énergie éolienne est si peu développée en France alors que son potentiel y est un des plus importants d’Europe et essayer d’y apporter des solutions personnelles. Nous avons vu dans ce que sa sous-utilisation possède plusieurs origines. Tout d’abord les structures de production, c'est-à-dire les aérogénérateurs possèdent de nombreux opposants qui les considèrent comme étant à l’origine d’importantes nuisances sonores, visuelles et écologiques (oiseaux). Ces nuisances sont très subjectives et avec les technologies et connaissances actuelles, les éoliennes sont de plus en plus performantes pour résoudre ces problèmes. Comme deuxième facteur limitant à l’expansion éolienne est la législation. Celle-ci demande des lourdeurs administratives importantes ainsi que de nombreux documents (autorisations, permis de construire). Une solution pour améliorer son développement est de mieux insérer les éoliennes dans le paysage en modifiant leur forme ou leur apparence. Le développement peut aussi passer par des dispositions géographiques favorables comme par exemple l’installation des aérogénérateurs de préférence dans des zones maritimes non visibles du littoral. Des aides financières et des avantages fiscaux doivent aussi être mis en place afin d’aider financièrement les collectivités et les particuliers qui désirent se doter d’une ou plusieurs machines. Les raisons du sous développement éoliens sont présentes mais je pense que les solutions que l’on peut apporter et surtout les impacts positifs d’une énergie propre et économique comme celle-ci sont beaucoup plus supérieures en importance. Je crois donc que l’énergie éolienne a de beaux jours devant elle. Personnellement c’est l’énergie renouvelable que je préfère et que son avenir est garanti. Des progrès technologiques sont encore à faire pour améliorer leur rendement et les rendre moins sujettes aux aléas du vent. Pour élargir nos connaissance des énergies renouvelables il faudrait appliquer ce mémoire aux autres énergies renouvelables qui ne se développent pas encore beaucoup (photovoltaïque, géothermie) et les comparer à l’énergie éolienne.

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ANNEXES : ARTICLES DE LOIS FRANÇAIS FAISANT REFERENCE A LA LEGISLATION EN MATIERE D’INSTALLATION D’EOLIENNES

Article L553-1 Créé par Loi n°2003-590 du 2 juillet 2003 - art. 98 () JORF 3 octobre 2003

Abrogé par Ordonnance n°2005-1527 du 8 décembre 2005 - art. 34 () JORF 9 décembre 2005 en vigueur le 1er octobre 2007

Ainsi qu'il est dit au premier alinéa de l'article L. 421-1-1 du code de l'urbanisme ci-après reproduit : Art. L. 421-1-1 (premier alinéa) : L'implantation d'une installation produisant de l'électricité à partir de l'énergie mécanique du vent d'une hauteur supérieure ou égale à 12 mètres est subordonnée à l'obtention d'un permis de construire. NOTA : L'article 41 de l'ordonnance n° 2005-1527 énonce : "La présente ordonnance entrera en vigueur à des dates fixées par décret en Conseil d'Etat et au plus tard le 1er juillet 2007." Le décret n° 2007-18 du 5 janvier 2007, en son article 26 fixe cette date au 1er juillet 2007, sous les réserves énoncées dans ce même article 26. En dernier lieu, l'article 72 de la loi n° 2007-209 du 19 février 2007 reporte la date limite d'entrée en vigueur de l'ordonnance au 1er octobre 2007.

Article L553-2 Modifié par Loi n°2005-781 du 13 juillet 2005 - art. 37 (V) JORF 14 juillet 2005

I. - L'implantation d'une ou plusieurs installations produisant de l'électricité à partir de l'énergie mécanique du vent dont la hauteur du mât dépasse 50 mètres est subordonnée à la réalisation préalable : a) De l'étude d'impact définie à la section 1 du chapitre II du titre II du livre Ier du présent code ; b) D'une enquête publique soumise aux prescriptions du chapitre III du titre II du livre Ier du présent code. II. - Les projets d'implantation qui ne sont pas subordonnés à la réalisation préalable d'une étude d'impact doivent faire l'objet d'une notice d'impact.

Article L553-3 Modifié par Loi n°2005-781 du 13 juillet 2005 - art. 40 () JORF 14 juillet 2005

L'exploitant d'une installation produisant de l'électricité à partir de l'énergie mécanique du vent est responsable de son démantèlement et de la remise en état du site à la fin de l'exploitation. Au cours de celle-ci, il constitue les garanties financières nécessaires. Pour les installations situées sur le domaine public maritime, ces garanties financières sont constituées dès le début de leur construction. Un décret en Conseil d'Etat détermine les conditions de constitution des garanties financières.

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Article L553-4 Modifié par Loi n°2005-781 du 13 juillet 2005 - art. 43 () JORF 14 juillet 2005

I. - Afin de promouvoir un développement harmonieux de l'énergie éolienne, les régions peuvent mettre en place un schéma régional éolien, après avis des départements et des établissements publics de coopération intercommunale à fiscalité propre concernés. Ce schéma indique les secteurs géographiques qui paraissent les mieux adaptés à l'implantation d'installations produisant de l'électricité en utilisant l'énergie mécanique du vent. Le schéma prend en compte l'évaluation, par zone géographique, du potentiel éolien établi en application du I de l'article 6 de la loi n° 2000-108 du 10 février 2000 relative à la modernisation et au développement du service public de l'électricité. II. - Les services de l'Etat peuvent concourir à l'élaboration de ce schéma à la demande du conseil régional.

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TABLE DES ILLSUTRATIONS Figures Figure 1 Structure de la production d'électricité dans le monde en 2002 (source: réseau solidaire des énergies) .................................................................................................................................................. 6 Figure 2 Le réseau Très Haute Tension en France en 2005 (source: RTE) ........................................... 9 Figure 3 Moulin chinois (source : espace éolien développement) ........................................................ 10 Figure 4 Origine de l'électricité en France Figure 5 La part des énergies renouvelables ................ 11 Figure 6 Puissance éolienne installée en France en 2006 par région (source : Ademe) ..................... 12 Figure 7 Schéma d'une éolienne (source: RFI internationale) .............................................................. 12 Figure 8 Puissance des éoliennes en fonction de leur diamètre (source: WINDPOWER) ................... 14 Figure 9 Emergence maximale autorisée (source : guide de l’énergie éolienne) ................................. 17 Figure 10 Les différentes rugosités du sol (sources: guide de l'énergie éolienne) ............................... 18 Figure 11 L'effet de colline (source : guide de l'énergie éolienne) ........................................................ 19 Figure 12 tarifs appliqués dans l'obligation de rachat d'électricité (source : arrêté du 10 juillet 2006) . 21 Photo Photo 1 champ d'éolienne (source: promeo-formation.fr) ....................................................................... 1 Photos 2 Eoliennes urbaines à axes horizontaux et verticaux (source: Eolienne en milieu urbain, ARENE IdF) ........................................................................................................................................... 23 Tableau Tableau 1 La production européenne d'électricité (source : EDF) .......................................................... 7

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BIBLIOGRAPHIE Livres : LOIGEROT Jacques, Notes de veille technologique sur les éoliennes Avril 2003 à Février 2004, Lavoisier, 42 pages, mai 2004, CIVEL Yves-Bruno et LEFEVRE Pierre, Guide de l’énergie éolienne, Les aérogénérateurs au service du développement durable, Collection Etudes et Filières, 164 pages, 1998, OBERTI Pascal, Eoliennes, quels impacts environnementaux ?, L’Harmattan-Les éditions de l’Ulco, Actes du colloque de la faculté d’Angers du 23 mai 2003, 2004, CUNTY Guy, Eoliennes et aérogénérateurs, guide de l’énergie éolienne, Edition Edisud, 168 pages, 1er Mars 2001. Revues, articles de presse : CHASNIER Jérôme, L’éolien français se fait une place au Soleil, La tribune, pages 34-35, jeudi 11 octobre 2007, Eoliennes, puissance : jusqu’où iront-elles ?, Systèmes solaires, janvier-février 2007, LESQUEL Emmanuelle, Eoliennes, prendre la mesure du bruit, La gazette, pages 18-19, 26 novembre 2007. Sites WEB (+ mois de consultation) : Site Internet sur les énergies renouvelables : http://www.energies-renouvelables.org/observ-er/html/inventaire/PDF/Chapitre01FR.pdf (04/2008) Site Internet sur les Eoliennes en général : http://www.espace-eolien.fr/Eolien/histoire.htm (05/2008) Site Internet de Legifrance : http://www.legifrance.gouv.fr/ (05/2008) Site Internet d’EDF : http://www.edf.fr/1i/Accueil-fr.html (04/2008) Site Internet de RTE : http://www.rte-france.com/ (04/2008) Site Internet de l’association Planète Eolienne : http://www.planete-eolienne.fr/ (05/2008)